Kaljenje metala. Metode od antike do modernog doba

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Fizička svojstva, posebno tvrdoća bilo kojeg materijala, ne ovise samo o njegovom kemijskom sastavu, već i o molekularnoj strukturi u masi. Upečatljiv primjer je dijamant, koji se sastoji od istih atoma ugljika kao i obična olovka za olovku. Željezo također može postati mekše ili tvrđe, ovisno o tome kako se formira njegova kristalna rešetka. Ovo njegovo svojstvo poznato je ljudima od davnina, i, kao što se često događa, izvorno je korišteno u tehnologiji oružja.

Kaljenje metala dugo se prakticira u proizvodnji mačeva i sablji. Oružarska umjetnost bila je stvoriti takvu oštricu koja se ne bi slomila u borbi, zadržala bi oštrinu što je dulje moguće. Viteški mač, saracenska sablja, ruska viteška riznica ili samurajska katana ispunjavali su te zahtjeve, a njihove proizvodne tehnologije dovedene su na razinu visoke umjetnosti.

Kaljenje metala vrši se zagrijavanjem na temperaturu koja se naziva kritična. Njegova vrijednost odgovara takvom stanju materijala, u kojem dolazi do povećanja entropije, što dovodi do kristalnogpromjene. Za fiksiranje ovog položaja predmet se mora dovoljno brzo ohladiti. Naravno, takav je opis procesa krajnje pojednostavljen, dapače, tehnologija je obično puno kompliciranija. Međutim, na taj se način metal stvrdnjava kod kuće u slučajevima kada kupljeni alat, na primjer, sjekira, prebrzo postane tup. Treba imati na umu da se ovaj postupak ne može ponoviti mnogo puta, inače će se metal "umoriti", njegove unutarnje molekularne veze će oslabiti i neće odgovarati ni za što osim za ponovno taljenje.

Kao i u svakom drugom poslu, i ovdje se ne možete osloniti na princip "što više to bolje". Da bi se dobila željena svojstva predmeta, treba ga zagrijati na željenu temperaturu. Nažalost, termometar se ne može koristiti. Metoda koja se koristi za kontrolu topline također je vrlo drevna. Temperatura je određena bojom sjaja, a kada se ona postigne, stvrdnjavanje metala prelazi u sljedeću fazu - hlađenje, za koje se koristi voda ili ulje.

Shvaćanje učinka indukcije od strane znanstvenika otvorilo je novu stranicu u tehnologijama obrade metala. Pokazalo se da dubina zagrijanog sloja ovisi o frekvenciji struje.

U dijagramu, strelice pokazuju zone grijanja dijela i prolaz linija za prikupljanje.

Površinsko stvrdnjavanje metala postalo je moguće. Dio se dovodi do bijele topline ne uranjanjem u ognjište plamena, kao što je to bio slučaj u srednjem vijeku, već otpornim zagrijavanjem strujama induciranim zavojnicom koja nemanjezin izravni kontakt. Ova tehnologija pruža jedinstvena, na prvi pogled, kontradiktorna svojstva: vanjska strana proizvoda može biti čvrsta, ali plastična iznutra. Površinsko indukcijsko stvrdnjavanje koristi se kada je potrebna čvrstoća, a lomljivost je neprihvatljiva.

Autor teorijske potpore i metoda praktične primjene ove tehnologije bio je 1936. godine naš sunarodnjak - profesor V. P. Vologdin. Osim fizičkih prednosti, ovaj razvoj je i ekonomski koristan, jer se gotovo sva energija koju emitira induktor koristi za zagrijavanje obratka.